Esistono diverse teorie sulla derivazione dei Vertebrati dagli Invertebrati. Secondo alcuni autori deriverebbero dagli Anellidi, secondo altri dagli Artropodi, secondo altri ancora, ed é l'ipotesi più plausibile, dagli Echinodermi. Questa ipotesi prevede un antenato comune sessile, dal quale siano derivati da una parte gli Echinodermi e dall'altra i cordati più primitivi simili agli attuali Urocordati. Ad un certo punto dell'evoluzione le larve mobili degli Urocordati si sarebbero riprodotte neotenicamente dando origine ai Cefalocordati e poi ai Vertebrati o Notocordati.
Dal punto di vista anatomico-funzionale la struttura degli animali si é sviluppata in rapporto all'ambiente in cui vivono. La differenziazione dei vertebrati primitivi nelle attuali classi é avvenuta attraverso continui processi evolutivi e adattativi che hanno permesso loro di occupare i diversi ambienti. Tale evoluzione adattativa può essere colta esaminando i diversi apparati dei vertebrati e i trends evolutivi che li hanno interessati.
Lo scheletro di tutti i vertebrati terrestri é composto dalle stesse parti, il che fa pensare ad un antenato in comune.
E' facile girando per i boschi, trovare delle ossa o dei frammenti. Ma quali sono le funzioni delle ossa?
L'animale ha bisogno di calcio per contrarre i muscoli, coagulare il sangue e per molte altre funzioni, ad esempio il calcio è importante per i cervi quando devono ricostruire i palchi e agli uccelli per deporre le uova, il cui guscio é ricco di calcio.
Lo scheletro, oltre a sostenere il corpo, ha la funzione di contenere grandi quantità di sali di calcio e di dare la possibilità all’organismo di recuperarlo.
Un altro aspetto importante dello scheletro da notare é la differenza di peso tra un animale terrestre ed un volatile.
Lo scheletro degli uccelli è più leggero per favorirne il volo; la differenza é nella struttura interna.
Esistono casi in cui la specializzazione dello scheletro é eccezionalmente spinta, ad esempio:
-uccelli,;;; ;tutto in funzione del volo : sterno grosso, arto anteriore stretto e lungo, al fondo della colonna vertebrale un osso stretto per le timoniere, bacino rivolto all'indietro per spostare il baricentro, arto posteriore adatto alla corsa.
-pipistrello, ;vola in maniera diversa, per cui lo scheletro sarà diverso: clavicola robusta, dita allungate, presenza di un osso che impedisce all'arto anteriore di rompersi all'indietro.
La sua struttura é uguale per tutti gli animali, ma é adattata all'ambiente.
Pelle umida,liscia, sottile; viene utilizzata anche per respirare, perché essendo molto sottile l'ossigeno dell'aria riesce a raggiungere il sangue.
Osserviamo ad esempio la rana: attraverso la membrana si intravede una fitta rete di capillari; si aiuta inoltre deglutendo l'aria per mandarla ai polmoni, mentre anche l'occhio rientra nella gola premendo così l'aria.
Questo tipo di pelle non é una protezione contro la perdita di acqua.
Hanno arricchito la pelle di cheratina che impedisce la respirazione cutanea ma anche la perdita di acqua, per questo hanno potuto colonizzare la terraferma; i rettili cambiano la pelle, compresa la cornea dell'occhio, ma prima di perderla ne formano una completa. Questo serve a permettere la crescita dell'animale, dal momento che la pelle dei rettili non é elastica, e tende ad usurarsi. Durante le escursioni può capitare di imbattersi nei resti di questi cambi di pelle, che vengono chiamati esuvie.
Tramite una serie di mutazioni alcuni rettili preistorici hanno allungato parte delle squamette per poter planare da un ramo all'altro, ed é da qui che si sono sviluppate le piume.
Le modalità di riproduzione dei vertebrati sono diverse in relazione all'ambiente.
Esse sono :
- oviparità : uova emesse all’esterno
- ovoviviparità: uovo fecondato viene trattenuto nel corpo della madre e l’embrione si sviluppa al suo interno senza però avere relazioni con la madre
- viviparità: l’embrione si sviluppa nel corpo della madre con la quale ha stretti rapporti attraverso la placenta
In ambienti particolari (alpini , pedemontani ) certe specie normalmente ovipare diventano ovovivipere per esercitare sulla prole una maggior protezione dalle basse temperature. Ne sono degli esempi le lucertole, l'orbettino, la salamandra; quest'ultima arriva a trattenere l'uovo anche per due anni.
Nei vari vertebrati assistiamo ad una serie di adattamenti. Nel corso dell'evoluzione si è allungato il tratto di tubo per digerire il cibo.
I pesci sono privi di stomaco e la loro digestione avviene nell'intestino, mentre per qualche mammifero la digestione inizia già in bocca.
Tra i mammiferi vi é un enorme varietà di tipi di dentatura.
La mandibola si specializza in rapporto a ciò che l'animale mangia.
La dentatura, ovvero denti diversi adattati a diversi tipi di cibo:
carnivori e insettivori
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denti appuntiti per rompere e strappare
L'angolo tra la mandibola e il ramo con cui si articola, nei carnivori è di 100 gradi
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erbivori
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denti che devono triturare; hanno una forma particolare con una serie di creste di smalto alternate a zone infossate costituite da dentina (più molle ); hanno un aspetto seghettato
( sulla superficie).
Gli erbivori muovono la mandibola con un movimento di circonduzione. Negli erbivori l'angolo tra la base della mandibola e il ramo con la quale si articola e di circa 90 gradi.
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Camoscio
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denti selenodonti ( a forma di luna)
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Scoiattolo
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creste più appiattite
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Uccelli
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angolo di 180 gradi perché non devono masticare o meglio é diverso il lavoro di masticazione
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Gli erbivori hanno una digestione più lenta , per cui il canale digerente é diverso da quello dei carnivori.
Lo stomaco di un ruminante é composto da quattro camere:
RUMINE - RETICOLO - OMASO - ABOMASO
Gli erbivori non ruminanti sono coprofagi, cioé reingeriscono i propri escrementi per ricavarne ancora delle sostanze (es. lepre ).
Gli erbivori inoltre sono in grado di digerire la cellulosa perché forniti di una altissima quantità di batteri cellulosolitici nell'intestino, che vivono in simbiosi con essi.
I carnivori invece sono carenti di vitamine e sali minerali, per integrarli divorano immediatamente le interiora degli animali uccisi.
Schema sulle differenze tra i vari apparati digerenti
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STOMACO
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INTESTINO
TENUE
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CIECO
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ERBIVORI NON RUMINANTI
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molto piccolo
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assorbimento più lento
dimensione 2 X
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enorme appendice a fondo cieco in cui rimane a lungo il cibo
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ERBIVORI RUMINANTI
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molto grosso e diviso in camere
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dimensione 5 X
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non é necessario , quindi é relativamente breve
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CARNIVORI
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dimensioni intermedie
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dimensione X
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trasformato in un organo con funzioni diverse: produzione di linfociti (appendice)
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I vertebrati basano la loro vita su di un organo di senso che può essere diverso tra specie e specie (udito, senso, vista) di conseguenza anche il cervello avrà sviluppato in modo diverso quella parte dell'organo di senso più utilizzata.
pesci ossei ( trote ,carpe...)
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vista , poco olfatto
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pesci cartilaginei ( squali )
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olfatto, poca vista
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Anfibi
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vista, udito, meno olfatto
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Rettili
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vista, poco olfatto
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Uccelli
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vista, poco olfatto
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mammiferi
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udito, olfatto
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La vista nei predatori é stereoscopica: molto precisa ma con un campo visivo limitato mentre gli erbivori hanno un campo visivo molto ampio e occhi laterali.
Il fiuto è molto sviluppato nei carnivori; importante per riconoscere i messaggi olfattivi di marcatura.
Questa diversità dipende da fattori evolutivi e ambientali. Ad esempio i mammiferi che convivevano con i dinosauri avevano adottato come ambiente le grotte e abitudini notturne, quindi la vista serviva a poco.
Esiste un rapporto tra lo sviluppo del cervelletto e le capacità locomotorie dell'animale. E' più sviluppato nei pesci che sono molto agili e meno negli anfibi che si muovono meno agilmente. Il cervelletto é piccolo anche nei rettili mentre è molto sviluppato negli uccelli e nei mammiferi.
I vertebrati omeotermi ( a sangue caldo ) resistono al freddo con o senza ibernazione.
Senza ibernazione resistono grazie a due meccanismi : lasciando raffreddare certe zone del corpo come ad esempio la punta del naso o le zampe oppure ricoprendosi con pelame. Non tutte le pellicce sono uguali come isolamento termico, ad esempio la volpe bianca ha una resistenza di 8 clo ( unità di misura) mentre quella dell'orso pur essendo più spessa ha solo 6 clo.
Generalmente i roditori e gli insettivori si difendono mediante l'ibernazione cioé rallentando il proprio metabolismo.
Gli animali a sangue freddo si immobilizzano, ma al contrario dell'ibernazione questa strategia non mantiene sveglio alcun meccanismo di sorveglianza, per cui la temperatura corporea segue quella esterna senza alcuna difesa.
Avremo quindi gli omeotermi ibernanti (roditori, insettivori, chirotteri ) che vanno incontro ad un periodo di rallentamento delle attività vitali e gli omeotermi non ibernanti ( camoscio, stambecco) che per mantenere la temperatura corporea evitano di riscaldare inutilmente le estremità, si isolano tramite il grasso cutaneo e la pelliccia e in alcuni casi estremi aumentano il proprio metabolismo ( es. succede allo scoiattolo).
Avremo poi gli eterotermi che alle temperature normali si riscaldano al sole ma alle temperature molto basse si addormentano e devono essere riscaldati passivamente per svegliarsi. Non avendo sensori per contrastare diminuzioni cospicue di temperatura, rischiano il congelamento.
In un ambiente a scarsa concentrazione di ossigeno (alte quote) gli esseri viventi possono:
1) acclimatarsi : alcuni bovini, alcuni indiani
2) diventare adattati : lama, alcuni caprini, gli sherpa
3) non adattarsi né acclimatarsi: alcuni bovini sviluppano la sindrome del sottospalla ed alcuni uomini la sindrome di Monge.
Nei fenomeni di adattamento é molto importante la presenza di determinati tipi di emoglobina anormale.
I bovini e l'uomo; resistono molto male alle alte quote e vanno incontro a due differenti sindromi, che sono per l'uomo la sindrome di Monge ( gli alveoli funzionano male e la cassa toracica si amplia) e per i bovini la sindrome del sottospalla ( non funzionano i piccoli capillari, il sangue ristagna nel sottospalla).
I camelidi resistono benissimo all'altitudine e così pure i caprini grazie ad un diverso tipo di emoglobina che lega una maggior quantità di ossigeno.
Gli anfibi possono vivere fino a 3000 metri di quota. La loro pelle presenta tante piccole pieghe per assorbire più ossigeno.
I globuli rossi sono più piccoli e più numerosi. Si muovono continuamente con un'andatura ballonzolante per cambiare l'aria o l'acqua a contatto con la pelle.
Gli uccelli resistono ad altissime quote (durante le migrazioni anche 10000 mt). Hanno dei polmoni molto diversi: sono molto più rigidi, tipo spugna di plastica perché respirano senza inspirazione ed espirazione, l'aria entra ed esce seguendo un suo circuito. In questo modo non subisce l'effetto della pressione.
Inoltre riescono a sfruttare completamente l'ossigeno legato ai globuli rossi.
